增強(qiáng)水庫(kù)輸水洞混凝土質(zhì)量控制措施分析工學(xué)論文
摘要：本文就水庫(kù)輸水隧洞混凝土作一探討，重點(diǎn)分析了水庫(kù)輸水隧洞混凝土產(chǎn)生裂縫的原因。并提出了控制措施．以期達(dá)到提高水庫(kù)輸水隧洞混凝土工程質(zhì)量的目的。
關(guān)鍵詞：隧洞；混凝土；施工；養(yǎng)護(hù)；裂縫
在水庫(kù)的規(guī)劃布置中，都離不開(kāi)輸水隧洞。水工隧洞是在復(fù)雜的水環(huán)境下運(yùn)行的，混凝土不但有不同程度的長(zhǎng)期抗磨蝕要求，還要承受?chē)鷰r和水壓力，特別是有的工程在圍巖地質(zhì)條件惡劣和水壓力較高時(shí)，同時(shí)還有抗?jié)B和耐久性的要求�；炷恋目箟簭�(qiáng)度在一定范圍內(nèi)與其抗磨蝕、抗?jié)B和耐久性成正比關(guān)系，因此在水工隧洞施工中混凝土質(zhì)量要求高。文中將分析水工隧洞混凝土施工中的問(wèn)題并探討如何預(yù)防其質(zhì)量問(wèn)題。
一、水工隧洞混凝土的施工強(qiáng)度不穩(wěn)定
水工隧洞．特別是一些中小型水利水電工程水工隧洞，由于施工環(huán)境和條件較差，混凝土用砂、石料質(zhì)量波動(dòng)較大，有的泵送混凝土由于設(shè)計(jì)強(qiáng)度不高，而當(dāng)?shù)赜譀](méi)有粉煤灰等摻合料，導(dǎo)致水灰比偏大、單位用水量偏高，易產(chǎn)生混凝土拌合物離析。另外，不少水工隧洞采用全模板支護(hù)澆筑．鋼筋密集，不能全面有效振搗，造成混凝土強(qiáng)度波動(dòng)較大。由于多種原因?qū)е铝怂に矶椿炷临|(zhì)量的波動(dòng)，過(guò)高的強(qiáng)度對(duì)于工程質(zhì)量是一種浪費(fèi)，過(guò)低的強(qiáng)度給工程質(zhì)量帶來(lái)隱患，而且對(duì)工程結(jié)構(gòu)耐久性有惡劣影響。
二、水工隧洞混凝土的養(yǎng)護(hù)
一般水工隧洞混凝土設(shè)計(jì)齡期為2 8 d，但有的大型工程也有90 d設(shè)計(jì)齡期的�；炷翉�(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：“混凝土試件的成型和養(yǎng)護(hù)方法，應(yīng)考慮其代表性。對(duì)用以合格評(píng)定混凝土強(qiáng)度的試件。應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)方法成型之后置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)，直到設(shè)計(jì)要求的齡期。”，水工混凝土施工規(guī)范對(duì)水工結(jié)構(gòu)混凝土的養(yǎng)護(hù)要求為：塑性混凝土應(yīng)在澆筑完畢后6h—l 8h內(nèi)開(kāi)始灑水養(yǎng)護(hù)．低塑性混凝土宣在澆筑完畢后立即噴霧養(yǎng)護(hù)，井及早開(kāi)始灑水養(yǎng)護(hù)，且規(guī)定混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜少于2 8d。有特殊要求的部位宜適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。
結(jié)合工程實(shí)踐，有以下兩個(gè)主要問(wèn)題值得探討：
(1)混凝土工程結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)與質(zhì)檢取樣立方體成型養(yǎng)護(hù)條件差異較大。
標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊取樣的代表性不強(qiáng)，試塊制作后置于溫度(20士3)℃，濕度95％標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)到設(shè)計(jì)齡期。而隧洞混凝土的施工養(yǎng)護(hù)、溫度、濕度受外部氣候和內(nèi)部圍巖滲水的影響，由于受場(chǎng)地等條件的限制．難以對(duì)混凝土表面進(jìn)行不間斷的覆蓋保濕或?yàn)⑺?/p>
(2)隧洞混凝土普遍存在養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足或忽視養(yǎng)護(hù)的問(wèn)題。
大部分隧洞工程，都達(dá)不到《水工混凝土施工規(guī)范》養(yǎng)護(hù)2 8 d的要求，一般拆模后僅養(yǎng)護(hù)10 d左右。由于混凝土在短期內(nèi)失水，混凝土膠結(jié)材料不能較充分地、有效地進(jìn)行水化，導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生和強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。按混凝土齡期強(qiáng)度發(fā)展系數(shù)推算，一般混凝土養(yǎng)護(hù)l 0 d的強(qiáng)度只相當(dāng)于養(yǎng)護(hù)28d強(qiáng)度的80％。
三 水工隧洞裂縫成因分析和影響
(一)溫度應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂縫
在隧洞混凝土襯砌施工過(guò)程中，洞內(nèi)溫度一般維持較低，而混凝土中水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量致使混凝土內(nèi)部溫度過(guò)高(混凝土與巖石交觸交換很慢)較大的混凝土內(nèi)外溫差造成混凝土內(nèi)外部膨脹收縮不一致而產(chǎn)生裂縫。在混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，由于忽視水溫和養(yǎng)護(hù)措施不當(dāng)引起混凝土的裂縫�；炷翝仓蟮�3d-7d，混凝土中的水泥水化較快，水化熱使得混凝土內(nèi)部溫升迅速提高，如果采用溫度很低的水進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，會(huì)進(jìn)一步增大混凝土內(nèi)外溫差，促使混凝土裂縫產(chǎn)生。另外，因養(yǎng)護(hù)灑水不均勻，混凝土表面千濕不均引起混凝土表面收縮不均又進(jìn)一步加劇了裂縫的產(chǎn)生。
(二)外部圍巖應(yīng)力效應(yīng)產(chǎn)生的裂縫
水工隧洞施工一般安排的工期較緊，受開(kāi)挖成洞條件差的影響，被迫對(duì)襯砌混凝土進(jìn)行施工，混凝土質(zhì)量難以得到保證，受作業(yè)內(nèi)容的限制，加之養(yǎng)護(hù)工作質(zhì)量差．混凝土很難達(dá)到設(shè)計(jì)的齡期強(qiáng)度。在這種隧洞施工中，由于開(kāi)挖支護(hù)作業(yè)皆為短距離循環(huán)進(jìn)行，在圍巖類(lèi)別判斷不準(zhǔn)的情況下，若采取不當(dāng)?shù)腻^固支護(hù)，容易導(dǎo)致圍巖應(yīng)力的多次重分布和毛洞形狀變形惡化，襯砌的混凝土在一定時(shí)期內(nèi)承擔(dān)了部分或全部支護(hù)作用，不可避免地出現(xiàn)了因外部應(yīng)力作用而產(chǎn)生的隧洞襯砌混凝土裂縫。此類(lèi)裂縫發(fā)育規(guī)模往往較明顯，對(duì)隧洞破壞的影響較為嚴(yán)重。 (三)地質(zhì)水文條件變化產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形裂縫
隨著水電行業(yè)的迅速發(fā)展，水工隧洞的地質(zhì)、水文、地形狀況越趨復(fù)雜，其變化也較難以準(zhǔn)確把握，尤其是建設(shè)資金對(duì)前期工作投入不夠，地質(zhì)、水文、地形等基礎(chǔ)資料不具體；設(shè)計(jì)人員僅依據(jù)已提供的地質(zhì)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)作業(yè)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)等狀況的變化則難以掌握}部分監(jiān)理人員專(zhuān)業(yè)能力受限制，施工單位搶工期，致使“按圖施工”發(fā)生在變化了的地質(zhì)條件下，采用不適用結(jié)構(gòu)，因隧洞混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的相對(duì)不合理而產(chǎn)生裂縫。此類(lèi)裂縫產(chǎn)生的機(jī)理較為直觀，能盡快采取完善措施，破壞的影響可以得到控制。
四 裂縫控制措施
(一)信息反饋控制措施
水工隧洞混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)狀況的變化比較大，在工程建設(shè)中強(qiáng)化信息管理和反饋，建立相關(guān)工程建設(shè)的信息運(yùn)作系統(tǒng)，參建人員易于做出符合客觀規(guī)律的決策判斷。通過(guò)信息控制和交流，收集和積累相應(yīng)的工程經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行多方溝通和促進(jìn)工程的建設(shè)。預(yù)防和控制裂縫問(wèn)題。
(二)施工現(xiàn)場(chǎng)的控制措施
1、在施工過(guò)程中根據(jù)地質(zhì)條件的變化及時(shí)調(diào)整和確定有效的施工方案。
2、設(shè)計(jì)人員依據(jù)變化的地質(zhì)、水文條件做出施工設(shè)計(jì)的變更調(diào)整，明確隧洞開(kāi)挖的支護(hù)方法和合理的混凝土澆筑成型方案。優(yōu)化混凝土的配筋和配合比等構(gòu)成混凝土質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)。
3、建筑材料的選用應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，控制混凝土骨料的各項(xiàng)指標(biāo)要求，選用能降低混凝土水化熱的規(guī)范水泥，分析選用水泥添加劑對(duì)混凝土溫度裂縫的影響。
4、監(jiān)理人員及時(shí)掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的具體隋況，控制施工中的各個(gè)工序環(huán)節(jié)，使質(zhì)量問(wèn)題盡快解決，監(jiān)理的信息管理工作得以完善。 5、施工過(guò)程的控制： ①隧洞開(kāi)挖施工避免對(duì)圍巖的過(guò)多破壞，對(duì)有塌方的地方采取補(bǔ)救措施予以必要的回填加固，控制開(kāi)挖過(guò)程對(duì)巖體的振動(dòng)，防止產(chǎn)生對(duì)已成型隧洞混凝土的擾動(dòng)破壞，強(qiáng)化開(kāi)挖作業(yè)時(shí)隧洞內(nèi)的通風(fēng)和排水工作，改善施工環(huán)境條件。②灌漿和噴錨嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工。由于開(kāi)挖面的層次不齊，一些部位噴混凝土厚度不夠，可能形成灌漿和噴混凝土因掛鋼筋網(wǎng)面與巖面結(jié)合的不密實(shí)，塌方部位的充填封堵、灌漿未到位，封閉結(jié)合不完全，影響支護(hù)體、襯砌混凝土和巖石面之間的聯(lián)合作用。③區(qū)別加固支護(hù)和穩(wěn)定支護(hù)作用．注重洞身側(cè)面橫向錨筋與掛網(wǎng)噴混凝土的效能，消除圍巖二次或三次應(yīng)力重分布產(chǎn)生的作用，降低圍巖應(yīng)力對(duì)襯砌混凝土的影響破壞。④混凝士人倉(cāng)澆筑振搗均勻．密實(shí)，防止施工中出現(xiàn)的漏振和形成水泥砂漿層，規(guī)范施工縫的結(jié)合處理，檢查混凝士澆筑的厚度，確定混凝土的鋼筋配置。⑤注重養(yǎng)護(hù)及保溫工作，隧洞襯砌混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)．考慮既要避免灑水養(yǎng)護(hù)造成混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大，又要保證混凝土表面溫潤(rùn)，混凝土中的水分不散失．且不使洞內(nèi)積水，避免供電線路長(zhǎng)期受潮損壞，發(fā)生安全事故。采用混凝土澆筑鋼模臺(tái)車(chē)撤離前移后，立即涂刷養(yǎng)護(hù)劑，在混凝土表面形成一層保護(hù)膜封閉混凝土表面，以達(dá)到水分不散失的目的。在低溫季節(jié)時(shí)，對(duì)洞口實(shí)施封閉保溫，減少洞內(nèi)溫度隨外界氣溫變化，有效保證混凝土強(qiáng)度的穩(wěn)定增長(zhǎng)。
五 結(jié)語(yǔ)
水工隧洞混凝土的質(zhì)量控制和保證貫穿于壘過(guò)程，施工前對(duì)于隧洞混凝土原材料的選擇、配合比的試驗(yàn)與優(yōu)化也很重要，施工控制更起著關(guān)鍵的作用。即使有優(yōu)秀的設(shè)計(jì)，合適的原材料，安全，合理、優(yōu)化的混凝土配合比設(shè)計(jì)，如果在施工中得不到認(rèn)真、有效地貫徹實(shí)施．混凝土工程質(zhì)量就得不到保證，也不可能有好的工程質(zhì)量。
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